CN115917854A - 板式ess电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一种ESS电池组包括：电池模块，所述电池模块具有多个电池单体和单体外壳，所述单体外壳被设置成中空板形状，使得所述多个电池单体能够被容纳在其中；和系统模块，所述系统模块被布置在所述电池模块的底部处，并且包括电池管理系统和箱形的系统外壳，所述系统外壳在一侧处在其中容纳所述电池管理系统，并且所述系统外壳具有对接部，所述对接部被形成在另一侧处以使得所述单体外壳的下端部能够被竖直地插入其中，其中，如果所述单体外壳被从所述对接部提升，则所述电池模块能够与所述系统模块分离。

Description

板式ESS电池组
技术领域
本公开涉及一种能量存储系统(ESS)电池组，更特别地，涉及一种适合于家庭使用、容易维护和更换部件并且具有纤薄结构的ESS电池组。
本申请要求在2020年12月7日在韩国提交的韩国专利申请第10-2020-0169717号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
背景技术
能量存储系统(ESS)电池组配备有二次电池单体，以在白天存储电力并且当需要时取出并使用该电力。例如，ESS电池组呈在二次电池单体中存储使用太阳能电池板或风力发电产生的电力并且然后取出并使用该电力的形式。
取决于存储容量，ESS电池组的尺寸和重量可以被不同地配置。例如，如在图1中所示，家庭ESS电池组具有大约120×80×20cm(高度×宽度×厚度)的矩形箱形状，并且重量为约100kg。家庭ESS电池组可以通过使用托架等在室内或室外被安装在墙壁或柱子上。
上述根据相关技术的家庭ESS电池组对于用户独自地运输和安装而言是庞大且沉重的。即，根据相关技术的家庭ESS电池组难以让用户直接地安装或者通过改变位置来重新安装。
另外，因为根据相关技术的家庭ESS电池组具有所有的部件被集成在一个电池组壳体中的结构，所以当在一些部件中发生问题时，难以修理或者更换部件。例如，即便在电池单体或者电池管理系统中存在缺陷，对于普通用户来说也极难直接地更换电池单体或者电池管理系统。
相应地，对能够进一步有助于用户的安装、维护和更换部件的方便性的新型家庭ESS电池组的需求日益增加。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种家庭能量存储系统(ESS)电池组，所述家庭能量存储系统(ESS)电池组具有容易安装并且在使用之后容易维护和更换部件的结构。
本公开的这些和其他的目的和优点可以根据以下详细描述而被理解，并且将从本公开的示例性实施例中变得更完全地显而易见。而且，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种能量存储系统(ESS)电池组，所述能量存储系统(ESS)电池组包括：电池模块，所述电池模块包括多个电池单体和单体外壳，所述单体外壳被设置成中空板形状，以在所述单体外壳中容纳所述多个电池单体；和系统模块，所述系统模块被置放在所述电池模块的下部，并且包括电池管理系统和箱形的系统外壳，所述系统外壳包括对接单元，所述系统外壳被形成为在内部的一侧中容纳所述电池管理系统并且使所述单体外壳的下端竖直地插入另一侧中，其中，当所述单体外壳被从所述对接单元提升时，所述电池模块被设置成与所述系统模块分离。
所述电池单体可以是袋型电池单体，并且所述单体外壳的厚度可以对应于所述袋型电池单体中的一个袋型电池单体的厚度。
所述单体外壳的所述下端可以被以预定深度笔直地插入所述对接单元中，并且可以相对于所述系统外壳的上表面被竖直地置放。
所述电池模块可以进一步包括连接器，所述连接器被置放在所述单体外壳的所述下端，并且所述对接单元可以包括：引导屏障壁，所述引导屏障壁被构造成引导所述单体外壳的所述下端被竖直地插入；和端子构件，所述端子构件被电连接到所述连接器并且与所述连接器接触。
所述连接器可以包括：连接器外壳，所述连接器外壳被设置在所述单体外壳的所述下端的内部；和插头，所述插头在所述连接器外壳中竖直地突出到所述单体外壳的所述下端的外部，并且所述端子构件可以包括：插座部，所述插座部被设置成与所述插头匹配的凹槽形状；弹簧，所述弹簧被置于所述插座部的内部；和金属板，所述金属板被设置在所述弹簧的上端。
所述端子构件和所述电池管理系统可以通过金属线彼此连接，并且所述金属线可以具有被连接到所述弹簧的一侧和被连接到所述电池管理系统的另一侧，并且可以通过穿过所述引导屏障壁进行布线。
所述系统外壳可以包括系统接纳单元，所述系统接纳单元通过所述引导屏障壁与所述对接单元分隔，并且被形成为容纳所述电池管理系统。
所述系统接纳单元可以包括两个部分，所述两个部分通过铰链彼此连接以包围所述电池管理系统，并且所述两个部分中的一个部分可以通过相对于作为轴线的所述铰链旋转而被打开和关闭。
所述单体外壳可以包括：外壳本体，所述外壳本体具有敞开表面并且被设置成中空板形状，并且所述外壳本体包括能够在内部以多个台阶一个接一个地支撑所述电池单体的支撑件；和外壳盖，所述外壳盖被铰链联接到所述外壳本体的上端以能够旋转，并且被形成为打开和关闭所述外壳本体的所述敞开表面。
所述电池模块可以被设置成多个电池模块，并且所述系统模块可以包括多个对接单元，所述多个对接单元能够使所述多个电池模块插入。
有利效果
根据本公开的一方面，可以提供家庭能量存储系统(ESS)电池组，所述家庭能量存储系统(ESS)电池组具有容易安装并且在使用之后容易维护和更换部件的结构。
因为电池模块和系统模块可以被单独地运输并且被简单地组装，所以本公开的家庭ESS电池组容易由用户处理。而且，例如，当电池单体或者控制系统部件具有缺陷时，能够有助于对应部件的修理和更换。
另外，通过开发与现有系统模块相兼容的新版本的电池模块，能够移除旧版本的电池模块并且用该新版本的电池模块来更换该旧版本的电池模块。相反，也能够仅将系统模块与新的系统模块互换。
本公开的效果不限于上文描述的效果，并且从本说明书和附图中，本公开所属领域的普通技术人员将清楚地理解未提到的效果。
附图说明
图1是根据相关技术的家庭能量存储系统(ESS)电池组的示意性立体图。
图2是根据本公开的实施例的家庭能量存储系统(ESS)电池组的示意性立体图。
图3是用于解释根据本公开的实施例的ESS电池组的电池单体容纳结构的图。
图4和图5是图示构成根据本公开的实施例的ESS电池组的电池模块和系统模块的连接之前和之后的图。
图6是图示根据本公开的实施例的电池模块和系统模块的打开和关闭结构的图。
图7是图5的部分放大视图。
图8是根据本公开的另一个实施例的ESS电池组的示意性立体图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被理解为被限制于一般的和词典的含义，而是在允许本发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。
因此，本文中提出的描述只是仅仅为了说明目的的优选示例，而非旨在限制本公开的范围，从而应该理解，能够在不偏离本公开的范围的情况下对其做出其他等同和修改。
图2是根据本公开的实施例的家庭能量存储系统(ESS)电池组的示意性立体图，图3是用于解释根据本公开的实施例的ESS电池组的电池单体容纳结构的图，并且图4和图5是图示构成根据本公开的实施例的ESS电池组的电池模块和系统模块的连接之前和之后的图。
参考这些绘图，根据本公开的实施例的ESS电池组10包括：电池模块100；和系统模块200，所述电池模块100和所述系统模块200以可拆卸的方式彼此电连接和机械连接。
如下文将详细描述地，根据本公开的ESS电池组10被构造成使得电池模块100和系统模块200以电池模块100被插入系统模块200的对接单元221中和从该对接单元221中取出的方式彼此连接或者断开，因此，用户的安装方便性优异，并且当开发了新版本的电池模块100时，旧版本的电池模块100可以被移除，并且新版本的电池模块100可以被插入系统模块200中以进行更换。
下文将描述电池模块100和系统模块200的主要部件。
电池模块100包括多个电池单体110、单体外壳120和连接器130。
袋型电池单体110被应用作为本实施例的电池单体110。袋型电池单体110具有高能量密度，并且呈扁平矩形板形状，以容易被容纳在下文将描述的板形单体外壳120中。
袋型电池单体110包括电极组件、电解质以及用于封装电极组件和电解质的袋护套材料。电极组件被形成为重复正电极板-分隔件-负板结构的堆，并且每一个正板和每一个负板包括电极接线片。一个或多个电极接线片被连接到袋护套材料的内部的电极引线，并且电极引线延伸以被置放在袋护套材料的外部，并且相应地在功能上用作电池单体110的电极端子。
袋护套材料用于密封并容纳电极组件和电解质，并且为了补充电极组件和电解质的电化学性质并且改进散热，袋护套材料可以被构造成包括金属薄膜，例如铝薄膜。铝薄膜可以置于绝缘层和内部粘结层之间，所述绝缘层由绝缘材料形成以确保电绝缘。
然而，本公开的范围应该不限于使用袋型电池单体110。作为电池单体110，可以使用其他类型的电池单体110，诸如具有由金属罐形成的护套材料的圆柱形电池单体110、多边形电池单体110等。
单体外壳120被设置成中空板形状。电池单体110可以以预定样式被布置在单体外壳120的内部空间中，并且可以经由汇流条(未示出)或者导线(未示出)彼此串联和/或并联连接。
单体外壳120可以被构造成具有与电池单体110的厚度对应的厚度以及可以在同一平面上在水平或竖直方向上并排地布置至少两个电池单体110的面积。例如，如在图3中所示，当使用具有小于30mm的厚度的袋型电池单体110时，单体外壳120可以被制造成具有大约30mm的厚度以及可以将电池单体110布置成两列的面积。
如上所述，单体外壳120被制造成薄板式，仅仅电池单体110和基础布线材料被容纳在单体外壳120中，并且用于控制电池单体110的充电和放电、电流的流动、大小等的电气部件(诸如电池管理系统210、功率继电器、DC/DC转换器等)被分开地嵌入系统模块200中，因此薄板式的电池模块100可以是轻量且纤薄的。
根据本实施例的单体外壳120可以包括外壳本体121和外壳盖123。
参考图4到图6，外壳本体121具有中空长方体板形状，并且包括支撑件122，所述支撑件122能够以多个台阶一个接一个地支撑电池单体110。外壳本体121可以被设置成使得一个表面的至少一部分敞开，并且外壳本体121的开口部可以被构造成由外壳盖123打开和关闭。例如，外壳盖123可以以滑动或旋转方式被联接到外壳本体121，以打开和关闭开口部。在本实施例中，外壳盖123通过铰链H1被联接到外壳本体121的上端，并且被旋转以打开和关闭开口部。当外壳盖123被打开时，把手123a可以被添加到外壳盖123的一侧以有助于旋转。
在高度方向上以规则间隔、呈大致“T”形突出的支撑件122可以被设置在外壳本体121的内壁表面上，并且电池单体110可以通过被夹在支撑件122之间而被固定。此时，电池单体110的一个(宽)表面可以与外壳本体121的内壁表面接触，并且其另一个(宽)表面的两个侧部和边缘部可以通过由T形的两个支撑件122包围而被保持。
用于将电池模块100连接到系统模块200的连接器130可以被设置在单体外壳120的下端上。
如在图4中所示，连接器130包括连接器外壳131和插头133。这里，连接器外壳131是包围插头133的注射模制产品，并且是用于固定和保护插头133的部件，并且插头133是导体，并且是在功能上用作被连接到下文将描述的端子构件223的端子的部件。
连接器外壳131可以被固定地组装在单体外壳120的下端的内部，并且插头133可以在连接器外壳131的内部和外部上延伸。插头133的一端可以在连接器外壳131中竖直地向下突出到单体外壳120的下端的外部。虽然未示出，但是线缆可以被附接到插头133的位于连接器外壳131内部的另一端。线缆可以被布线成与电池单体110或者与被连接到电池单体110的电极引线的汇流条(未示出)接触。可以设置多个线缆，并且所述多个线缆可以被划分成电力线缆和信号线缆。插头133可以以对应于多个线缆的数目来设置。
系统模块200包括电池管理系统210和箱形的系统外壳220，所述系统外壳220具有可以容纳电池管理系统210的内部空间。
电池管理系统210是监测电池单体110的状态并且管理充电和放电的部件，并且可以被设置成印刷电路板，所述印刷电路板可选地包括在本技术领域中已知的处理器、专用集成电路(ASIC)、另外的芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置等。除了电池管理系统210，电池断开单元也可以被容纳在系统外壳220中。这里，电池断开单元是一种电力控制部件，包括继电器、电流传感器、电阻器等，并且总的来说是指连接或断开在电池和负载之间的电力的部件。
即，系统外壳220可以配备有管理电池单体110的充电/放电状态并且控制电力所必要的电气部件。
具体地，参考图4和图6到图7，关于根据本实施例的系统外壳220的构造，系统外壳220包括对接单元221和系统接纳单元225。
对接单元221被设置成使得电池模块100的单体外壳120的下端可以以预定深度被笔直且竖直地插入。在本实施例中，系统外壳220可以被划分成在左边缘处的对接单元221以及在对接单元221的右侧处的系统接纳单元225。对接单元221和系统接纳单元225可以由引导屏障壁222分隔。
对接单元221具有：上部，所述上部敞开，使得单体外壳120的下端可以被插入；以及前侧部、后侧部、左侧部、右侧部和下部，所述前侧部、后侧部、左侧部、右侧部和下部由壁包围，使得形成了用于容纳单体外壳120的下端的容纳空间。这里，形成右侧部的壁可以被构造成引导屏障壁222。
另外，端子构件223可以被设置在对接单元221的底表面上，所述端子构件223以与连接器130接触的方式被电连接到连接器130。端子构件223可以包括插座部223a、弹簧223b和金属板223c。
插座部223a可以被设置成与连接器130的插头133匹配的凹槽形状，并且弹簧223b可以置于插座部223a的内部。金属板223c可以被附接到弹簧223b的上端，并且金属线C可以被附接到弹簧223b的下端。
金属板223c可以被置放在弹簧223b的上端上，使得板表面在向上方向上面向，以与插头133形成面对面接触。金属线C的一部分可以嵌入在插座部223a中，并且可以穿过引导屏障壁222被连接到电池管理系统210。
系统接纳单元225可以通过引导屏障壁222与对接单元221分隔开，并且可以被设置成具有能够容纳电池管理系统210等的内部空间的箱的形状。
在本实施例中，系统接纳单元225可以包围电池管理系统210，并且包括由铰链H2连接的固定部225a和旋转部225b。通过使用铰链H2作为轴线使旋转部225b相对于固定部225a在正向方向和反向方向上旋转，系统接纳单元225可以被打开和关闭。旋转部225b的端部可以被放置在引导屏障壁222的上端上，并且此时，磁体M可以被附接到旋转部225b的端部和引导屏障壁222的上端，使得固定部225a和旋转部225b被稳定地附接/拆卸。
根据上述构造，例如，当在包括电池管理系统210的任何电气部件中发生问题并且要求修理或更换时，旋转部225b可以被打开，以修理或更换对应的部件。
接着，下文将简要地描述根据本实施例的ESS电池组10的安装示例。
电池模块100和系统模块200可以被分开地制造，并且在电池模块100和系统模块200要被安装的位置处被组装。电池模块100和系统模块200的组装非常简单。首先，确定系统模块200要被安装的位置，并且使用例如螺栓或零件将系统模块200水平地固定到对应的位置。然后，如在图4和图5中所示，当单体外壳120的下端被插入系统外壳220的对接单元221中时，电池模块100和系统模块200可以彼此连接。
当电池模块100和系统模块200要彼此分离时，单体外壳120的下端被简单地从对接单元221提升。
同时，当在电池单体110中存在问题时，可以将电池模块100从系统模块200移除，以更换对应的电池单体110。例如，通过如下方式用新的电池单体110更换对应的电池单体110：移除电池模块100，然后将单体外壳120放在地面上，打开外壳盖123，并且从外壳本体121的内部移除对应的电池单体110。
另外，当在电池管理系统210中存在问题时，当电池模块100被从系统外壳220移除时，电力被断开。此时，系统接纳单元225可以被打开，并且现有的电池管理系统可以安全地由新的电池管理系统210更换。
另外，当开发了与现有系统模块200相兼容的新版本的电池模块100时，也能够移除旧版本的电池模块100并且用新版本的电池模块100更换该版本的电池模块100。相反，也能够仅将系统模块200与新的系统模块200互换。
图8是根据本公开的另一个实施例的ESS电池组的示意性立体图。
将参考图8描述根据本公开的另一个实施例的ESS电池组。将省略与上述实施例中相同的构造的冗余描述，并且将仅仅简要地描述不同之处。
根据本公开的另一个实施例的ESS电池组包括两个或更多个电池模块100A和100B以及系统模块200A。例如，如在图8中所示，ESS电池组10可以被构造成将两个电池模块100A和100B中的每一个电池模块竖直地插入系统模块200A中。为此目的，两个对接单元221可以被设置在系统模块200中。在本实施例中，ESS电池组10包括两个电池模块100以及系统模块200A的两个对接单元221，但是与本实施例不同，ESS电池组10也可以包括三个或四个电池模块，并且在此情形中，ESS电池组10还可以包括系统模块200的三个或四个对接单元221。
如果使用根据本公开的另一个实施例的ESS电池组，则可以在必要时通过添加电池模块100来容易地增加能量存储容量。即，根据本公开的另一个实施例的ESS电池组不仅具有用户安装方便性而且还具有容量可扩展性。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施例，但仅以说明方式给出，因为对于本领域技术人员而言，从该详细描述中，在本公开的范围内的各种改变和修改将变得显而易见。
同时，虽然在本文中使用了诸如上、下、左、右、前和后的指示方向的术语，但是这些术语仅仅是为了描述方便，并且对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，这些术语可以取决于目标物体的位置或者观察者的位置而改变。

Claims (10)

1.一种能量存储系统(ESS)电池组，包括：
电池模块，所述电池模块包括多个电池单体和单体外壳，所述单体外壳被设置成中空板形状，以在所述单体外壳中容纳所述多个电池单体；和
系统模块，所述系统模块被置放在所述电池模块的下部，并且包括电池管理系统和箱形的系统外壳，所述系统外壳包括对接单元，所述系统外壳被形成为在内部的一侧中容纳所述电池管理系统并且使所述单体外壳的下端竖直地插入另一侧中，
其中，当所述单体外壳被从所述对接单元提升时，所述电池模块被设置成与所述系统模块分离。
2.根据权利要求1所述的ESS电池组，
其中，所述电池单体是袋型电池单体，并且
其中，所述单体外壳的厚度对应于所述袋型电池单体中的一个袋型电池单体的厚度。
3.根据权利要求1所述的ESS电池组，其中，所述单体外壳的所述下端被以预定深度笔直地插入所述对接单元中，并且相对于所述系统外壳的上表面被竖直地置放。
4.根据权利要求3所述的ESS电池组，
其中，所述电池模块进一步包括连接器，所述连接器被置放在所述单体外壳的所述下端，
其中，所述对接单元包括：
引导屏障壁，所述引导屏障壁被构造成引导所述单体外壳的所述下端被竖直地插入；和
端子构件，所述端子构件被电连接到所述连接器并且与所述连接器接触。
5.根据权利要求4所述的ESS电池组，
其中，所述连接器包括：
连接器外壳，所述连接器外壳被设置在所述单体外壳的所述下端的内部；和
插头，所述插头在所述连接器外壳中竖直地突出到所述单体外壳的所述下端的外部，并且
其中，所述端子构件包括：
插座部，所述插座部被设置成与所述插头匹配的凹槽形状；
弹簧，所述弹簧被置于所述插座部的内部；和
金属板，所述金属板被设置在所述弹簧的上端。
6.根据权利要求5所述的ESS电池组，
其中，所述端子构件和所述电池管理系统通过金属线彼此连接，并且
其中，所述金属线具有被连接到所述弹簧的一侧和被连接到所述电池管理系统的另一侧，并且通过穿过所述引导屏障壁进行布线。
7.根据权利要求4所述的ESS电池组，
其中，所述系统外壳包括系统接纳单元，所述系统接纳单元通过所述引导屏障壁与所述对接单元分隔开，并且被形成为容纳所述电池管理系统。
8.根据权利要求7所述的ESS电池组，
其中，所述系统接纳单元包括两个部分，所述两个部分通过铰链彼此连接以包围所述电池管理系统，并且所述两个部分中的一个部分通过相对于作为轴线的所述铰链旋转而被打开和关闭。
9.根据权利要求1所述的ESS电池组，其中，所述单体外壳包括：
外壳本体，所述外壳本体具有敞开表面并且被设置成中空板形状，并且所述外壳本体包括能够在内部以多个台阶一个接一个地支撑所述电池单体的支撑件；和
外壳盖，所述外壳盖被铰链联接到所述外壳本体的上端以能够旋转，并且被形成为打开和关闭所述外壳本体的所述敞开表面。
10.根据权利要求1所述的ESS电池组，
其中，所述电池模块被设置成多个电池模块，并且
其中，所述系统模块包括多个对接单元，所述多个对接单元能够使所述多个电池模块插入。
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